라우팅과 최장 프리픽스 일치 | 정보보안기사 필기

라우팅은 목적지 네트워크로 보낼 경로를 정하고, 포워딩은 정해진 정보에 따라 패킷을 실제 다음 홉으로 넘기는 동작이다. 여기서는 장비별 설정 명령보다 전달 과정과 경로 선택 기준을 다룬다.

1. 라우터가 패킷을 전달하는 순서

IPv4 패킷이 라우터에 들어오면 개념적으로 다음 순서로 처리된다.

입력 인터페이스에서 링크 계층 프레임을 수신한다.
프레임 안의 IP 패킷을 확인한다.
IPv4 목적지 주소를 기준으로 포워딩 정보를 조회한다.
가장 적절한 경로를 선택한다.
다음 홉 또는 직접 연결된 목적지를 결정한다.
IPv4 TTL을 감소시킨다.
출력 링크에서 사용할 다음 홉의 링크 계층 주소가 필요하면 ARP 등으로 확인한다.
새로운 링크 계층 프레임을 만들어 출력 인터페이스로 전송한다.

IPv4에서는 라우터가 TTL 값을 변경하므로 IP 헤더 체크섬도 다시 계산해야 한다. 반면 TCP/UDP의 포트 번호와 TCP Sequence Number 같은 전송 계층 정보는 일반적인 라우팅 동작 자체가 변경하지 않는다.

홉마다 바뀌는 것과 유지되는 것

NAT, 터널링 같은 별도 처리가 없는 일반적인 IPv4 라우팅을 기준으로 보면 다음과 같다.

항목	라우터를 지날 때	이유
Source IP	일반적으로 유지	최초 송신 호스트 식별
Destination IP	일반적으로 유지	최종 수신 호스트 식별
Source MAC	홉마다 변경	현재 송신 인터페이스의 MAC
Destination MAC	홉마다 변경	현재 링크의 다음 홉 MAC
TTL	라우터마다 감소	무한 순환 방지
IPv4 Header Checksum	갱신	TTL 등 IP 헤더가 변경되기 때문
TCP/UDP Port	일반적으로 유지	종단 간 프로세스 식별

NAT가 적용되는 경우에는 Source/Destination IP나 포트가 별도로 변환될 수 있다. 이것은 라우팅 자체의 필수 동작이 아니라 NAT 기능의 결과다.

2. Longest Prefix Match

CIDR 환경에서는 하나의 목적지 IP가 여러 경로와 동시에 일치할 수 있다. 이때 더 긴 프리픽스는 더 작은 주소 범위를 나타내므로 더 구체적인 경로다.

예를 들어 다음 목적지와 라우팅 항목을 비교해 보자.

CODE코드 영역 안에서 좌우로 이동할 수 있습니다.

목적지: 10.20.30.45

10.0.0.0/8       → 일치
10.20.0.0/16     → 일치
10.20.30.0/24    → 일치
0.0.0.0/0        → 일치

가장 구체적인 경로는 /24이다.

CODE코드 영역 안에서 좌우로 이동할 수 있습니다.

선택: 10.20.30.0/24

이를 Longest Prefix Match(LPM)라고 한다.

프리픽스가 길수록 항상 metric이 좋은가?

아니다. 프리픽스 길이와 metric은 다른 판단 기준이다.

CODE코드 영역 안에서 좌우로 이동할 수 있습니다.

1단계: 목적지와 일치하는 경로를 찾는다.
2단계: 그중 가장 구체적인, 즉 가장 긴 프리픽스를 우선한다.
3단계: 같은 프리픽스 길이로 여러 후보가 남으면 장비·OS의 정책과 metric 등이 추가 선택에 사용될 수 있다.

따라서 /24 경로가 존재하는데 /16 경로의 metric 숫자가 더 작다는 이유만으로 /16을 먼저 선택한다고 단정하면 안 된다.

또한 특정 제조사의 Administrative Distance 값은 여러 경로 출처를 선택하는 데 널리 사용되지만 모든 라우터 구현에 동일한 보편 규칙은 아니다. 시험에서 특정 장비의 값이 명시되지 않았다면 먼저 프리픽스 길이, 프로토콜 metric, 문제의 조건을 분리해서 본다.

3. 기본 경로(Default Route)

IPv4의 기본 경로는 다음과 같이 표현한다.

CODE코드 영역 안에서 좌우로 이동할 수 있습니다.

0.0.0.0/0

프리픽스 길이가 0이므로 모든 IPv4 목적지와 일치하지만, 다른 구체적인 경로가 있다면 Longest Prefix Match에 의해 그 구체적 경로가 먼저 선택된다.

따라서 기본 경로는 다음 의미에 가깝다.

더 구체적으로 알고 있는 경로가 없으면 이쪽으로 보내라.

호스트에 설정된 default gateway와 라우터의 default route는 관련 있지만 같은 개념은 아니다.

호스트의 default gateway: 원격 네트워크 패킷을 처음 넘길 라우터
라우터의 default route: 더 구체적인 경로가 없을 때 사용할 라우팅 테이블 항목

4. 정적 라우팅과 동적 라우팅

라우팅 정보는 크게 관리자가 직접 설정하거나, 라우팅 프로토콜을 통해 자동으로 학습할 수 있다.

정적 라우팅

정적 라우팅(static routing)은 관리자가 목적지·다음 홉·인터페이스 등을 직접 설정한다.

장점은 구조가 단순하고 경로가 예측 가능하며 라우팅 업데이트 트래픽이 없다는 점이다. 반면 네트워크가 커지거나 장애로 토폴로지가 자주 변하면 관리자가 경로를 직접 수정해야 하는 부담이 커진다.

동적 라우팅

동적 라우팅(dynamic routing)에서는 라우터들이 라우팅 프로토콜로 정보를 교환하고 토폴로지 변화에 따라 경로를 다시 계산할 수 있다.

중요한 개념이 수렴(convergence)이다. 링크 장애나 새로운 경로 발생처럼 네트워크 상태가 바뀐 뒤 라우터들이 새 상태를 학습하고 서로 일관된 전달 상태에 도달하는 과정을 수렴이라고 한다.

수렴 전에는 일시적으로 다음 문제가 나타날 수 있다.

일부 라우터가 오래된 경로를 계속 사용
패킷이 잘못된 방향으로 전달
일시적 블랙홀(전달 불가)
라우팅 루프

TTL/Hop Limit은 라우팅 루프가 발생했을 때 패킷이 네트워크를 무한히 순환하는 것을 제한하는 안전장치다.

5. 대표 라우팅 프로토콜 비교

구분	대표 프로토콜	핵심 특징
Distance Vector	RIP	이웃에게 경로 정보를 전달하고 Hop Count를 Metric으로 사용한다. 최대 15 Hop이다.
Link State	OSPF	링크 상태 정보를 공유하고 네트워크 지도를 바탕으로 경로를 계산한다.
Path Vector	BGP	AS 사이에서 경로 속성과 정책을 이용해 경로를 선택한다.

RIP·OSPF는 AS 내부의 IGP이며, BGP는 AS 사이의 경로 교환에 쓰이는 대표 EGP다. BGP 경로를 같은 AS 안에 전달하는 iBGP도 있으므로 BGP가 언제나 AS 경계에서만 동작한다고 단정하지 않는다. 세부 알고리즘·사업자 정책은 심화이며, 시험에서는 적용 범위와 경로 선택 관점의 차이를 우선 구분한다.